JP4148329B2 - 油圧式の容積形流体ユニットにおける脈動を低減するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１に、それぞれ逆転可能な回転方向を有するポンプとしてもモータとしても使用可能な、特にアキシアルピストン機械またはラジアルピストン機械として形成された油圧式（ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｓｃｈ．）の容積形流体ユニット（Ｖｅｒｄｒａｅｎｇｅｒｅｉｎｈｅｉｔ）における脈動を低減するための装置であって、少なくとも１つのピストンがシリンダ孔内で長手方向摺動可能に支承されていて、かつシリンダ室を形成しており、当該装置が、接続通路を介してシリンダ室に接続可能なアキュムレータ装置を有している形式のものに関する。
【０００２】
本発明は第２に、それぞれ逆転可能な回転方向を有するポンプとしてもモータとしても使用可能な、特にアキシアルピストン機械またはラジアルピストン機械として形成された油圧式の容積形流体ユニットにおける脈動を低減するための装置であって、少なくとも１つのピストンがシリンダ孔内で長手方向摺動可能に支承されていて、かつシリンダ室を形成しており、当該装置が、低圧側と高圧側との間に配置された前圧縮装置を有しており、該前圧縮装置が、高圧側に向かう方向で開く弁を備えており、シリンダ室内の圧力が高圧側における圧力を超過するやいなや、前圧縮装置が、シリンダ室と高圧側との接続を形成するようになっている形式のものに関する。
【０００３】
【従来の技術】
このような形式の油圧式の容積形流体ユニットは、一般に複数のシリンダ室を有していて、一定でない脈動する容積流を供給する。容積形流体ユニットの容積流に生じるこのような脈動の原因の１つは、運動学的（ｋｉｎｅｍａｔｉｓｃｈ．）な条件に帰因すると考えられる。このような機械では、シリンダ内で長手方向摺動可能であって、かつ押しのけ原理により作動する複数のピストンによって、圧力流体が、低圧を案内する入口側から、高圧を案内する出口側へ圧送される。個々の個別容積流が重畳されて容積形流体ユニットの全容積流を形成することに基づき、圧送流には脈動が生ぜしめられる。この種の脈動は運動学的な脈動（ｋｉｎｅｍａｔｉｓｃｈ．Ｐｕｌｓａｔｉｏｎ）と呼ばれる。
【０００４】
脈動発生のもう１つの原因は、圧送したい媒体の圧縮性に基づき生じ、かつとりわけ入口側と出口側との間の圧力差が高い場合に発生する動力学的な脈動（ｋｉｎｅｔｉｓｃｈ．Ｐｕｌｓａｔｉｏｎ）である。この種の脈動は、入口側から出口側へのシリンダ室の切換制御過程の間に生じる圧力補償流に帰因する。たとえば、回転するシリンダブロックの１つのシリンダ室が、低圧下にある入口側から、高圧下にある出口側へ運動する場合、このシリンダ室はピストンの運動の対応する死点において、シリンダ室が短時間低圧側にも高圧側にも接続されなくなる範囲を通過する。その後にシリンダ室が高圧側に接続されると、シリンダ室と高圧側との間に生じる圧力差に基づき容積流が生じる。シリンダ室がさらに運動すると、このシリンダ室はやはり、シリンダ室が高圧側にも低圧側にも接続されない範囲を通過する。したがって、低圧側への切換制御時にも、やはり高い圧力差が生じる。これにより、脈動が発生し、このような脈動は容積形流体ユニットにおいて振動や騒音を招く。
【０００５】
脈動を低減するためには、第１にピストンの運動学的特性により、シリンダ室内の圧力を、高圧で負荷された出口側における圧力に合わせて調整するための手段が知られている。圧力の調整は、たとえばシリンダ室の前圧縮によって得ることができる。このためには、入口側と出口側との間に前圧縮装置が配置されており、この場合、シリンダ室内に封入された圧力流体の圧力は、シリンダ室が出口側に接続される前に、ピストン行程によって高められる。
【０００６】
このような油圧式のアキシアルピストン機械は、ドイツ連邦共和国特許第３３１９８２２号明細書に基づき公知である。この公知のポンプは低圧の入口側と、高圧の出口側とを有しており、この場合、低圧側と高圧側との間には前圧縮ゾーンが配置されている。この前圧縮ゾーンには、接続通路が設けられており、この接続通路はシリンダ室と出口側との接続を形成する。この接続通路内には弁が配置されていて、この弁は出口側に向かう方向で開き、これによりこの弁は、シリンダ室内の圧力が前圧縮によって許容し得ない程高い値にまで増大し、ひいては機械が損傷を受けたり、破壊されたりすることを阻止している。
【０００７】
回転シリンダブロックが入口側から出口側へ運動する際に、シリンダ室は前圧縮ゾーンを通過し、これによってシリンダ室内の圧力はピストン行程によって高められる。シリンダ室内の圧力が出口側における圧力よりも高い場合には、シリンダ室が、接続通路に通じた開口部を開放するやいなや、流体は接続通路と弁とを介して出口側へ流れる。したがって、シリンダ内の圧力は、出口側に形成される圧力と同じ圧力にまで制限される。シリンダ室がさらに運動すると、このシリンダ室は出口側に対して開放される。
【０００８】
弁はこの場合、前圧縮によってシリンダ室内に形成される圧力が出口側の圧力に一致するやいなや開く。高圧側における種々の高さの圧力に抗して作動する、調節可能な行程容積を備えた容積形流体ユニットでは、機械の最大運転圧にまでの圧力増大が可能となるように前圧縮ゾーンが形成されていなければならない。このために、入口側と出口側との間の前圧縮ゾーンは、最大運転圧にまでの前圧縮を可能にするために相応する長さを有していなければならない。
【０００９】
出口側に極めて低い圧力しか形成されない場合、シリンダ室の前圧縮によって損失が生じてしまう。これにより、この油圧式の容積形流体ユニットの作動効率は悪化する。
【００１０】
しかもこのような構成では、前圧縮によってシリンダ室内の圧力が高圧側における圧力を超過し、ひいては弁が開いた場合にしか、シリンダ室と高圧側との間の圧力補償を実施することができない。
【００１１】
脈動を低減するための別の手段としては、シリンダ室内の圧力を高圧側の圧力に合わせて補償調整するアキュムレータ装置を設けることが知られている。
【００１２】
このようにアキュムレータによる切換制御を行うアキシアルピストン構造の油圧式の機械は、ドイツ連邦共和国特許第４２２９５４４号明細書に基づき公知である。この公知の機械では、オイル充填された前圧縮容積の形のアキュムレータ装置が設けられている。このアキュムレータ装置として働く前圧縮容積は死点の通過後に、バルブプレートに設けられた接続通路と開口部とを通じてシリンダ室に接続される。このとき、この前圧縮容積から圧縮オイルが取り出され、これによりシリンダ室内の圧力が増大する。前圧縮容積の充填は、機械の高圧側に接続された管路を通じて行われる。
【００１３】
前圧縮容積の充填は、この前圧縮容積が機械の出口側に常時接続されていることにより行われる。シリンダ室が入口側から出口側へ運動し、かつ入口側が低圧で負荷されていて、出口側が高圧で負荷されている場合、シリンダ室が、バルブプレートに設けられた開口部を開放するやいなや、前圧縮容積から圧縮オイルが取り出される。この手段により、シリンダ室内の圧力は出口側の圧力に合わせて補償調整され、これにより、シリンダ室が出口側に接続されたときには、まだ存在する僅かな圧力差を補償するための比較的小さな容積流しか生じなくなる。しかし、この公知の手段では、シリンダ室を前圧縮容積に接続するために、圧縮オイルが前圧縮容積からシリンダ室内へ迅速に流れることを可能にする、特殊に形成された各１つの腎臓形もしくは繭形のシリンダポートが必要となる。
【００１４】
さらに、シリンダ室が高圧側に接続されている間の時間に前圧縮容積の再チャージを実施することが知られている。したがって、前圧縮容積を充填するためには、高圧側との所定時間毎の接続しか形成されない。このためには、特殊に成形された腎臓形もしくは繭形のシリンダポートが必要となる。このシリンダポートは、シリンダ室が前圧縮容積に接続されている間、まずシリンダ室と前圧縮容積との短時間の接続を形成する。この時間の間、シリンダ室内の圧力が高められる。その後に、この接続は遮断される。引き続き別の段階において、シリンダが高圧側に接続されるやいなや、前圧縮容積の充填を可能にする、徐々に増大していく横断面が形成される。
【００１５】
アキュムレータによる切換制御を行うこのような手段では、シリンダ室が短時間しか前圧縮容積に接続されない。したがって、所要の圧力補償を得るためには、短い時間しか提供されていない。シリンダ室が接続通路を介して前圧縮容積に接続されている間の時間を制御することは、接続管路および腎臓形のシリンダポートのジオメトリにより行われる。この場合、シリンダ室と前圧縮容積との間の圧力補償を行うことのできる時間が、最適な開放時間であるとみなされ得る。ただし、この開放時間は運転パラメータ、たとえば回転数、運転圧および押しのけ位置に関連している。しかし、この公知の手段における開放時間は、各構成部分のジオメトリによって規定されており、したがって全ての運転状態に対して有効な脈動低減が得られるとは限らない。
【００１６】
この公知の手段の別の欠点は、有効な脈動低減を得るためには相応して大きく寸法設定された前圧縮容積が設けられなければならないことである。しかし、このことは前圧縮容積のための相応して大きな構成スペースを必要とする。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、脈動を低減するための装置を改良して、入口側から出口側へのシリンダ室の切換制御過程が一層最適化され、しかも運転状態の広い帯域において脈動が有効に最小限化されるような、脈動を低減するための装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の第１の構成では、アキュムレータ装置の容量が、オイル充填型のアキュムレータ装置に比べて増大されており、かつ／または少なくとも１つの別の接続通路が設けられており、該接続通路がシリンダ室をアキュムレータ装置に接続するか、または容積形流体ユニットに設けられた腎臓形もしくは繭形の制御ポート（Ｓｔｅｕｅｒｎｉｅｒｅ）に接続するようになっており、しかも前記別の接続通路に絞り装置が配置されているようにした。
【００１９】
さらに上記課題を解決するために本発明の第２の構成では、前記弁に対して並列に絞り装置が配置されているようにした。
【００２０】
【発明の効果】
アキュムレータ装置の脈動低減作用はアキュムレータ装置の容量の大きさと共に増大する。したがって、脈動を有効に低減するためには、アキュムレータ装置に、相応して大きなオイル容積を装備させることが必要となると思われるが、しかしこれによって、容量形流体ユニットにおけるアキュムレータ装置のための所要スペースがかなり大きくなってしまう。
【００２１】
アキュムレータ装置の容量は、封入された媒体の容積および体積弾性率（Ｋｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｍｏｄｕｌ）に関連している。したがって、体積弾性率を変化させることによって、アキュムレータ装置の容量を高めることができる。これにより一方では、同じ減衰作用を維持したまま、つまり同じ脈動低減作用を維持したまま、本発明によるアキュムレータ装置の構成スペースを純然たるオイル充填型のアキュムレータ装置に比べて減少させることが可能となる。他方においては、同じ大きさの構成スペースを維持したまま、容量を増大させることによって改善された脈動低減が得られる。
【００２２】
さらに実験において、少なくとも１つの別の接続通路が設けられていて、この別の接続通路がシリンダ室をアキュムレータエレメンに接続するようになっており、しかもこの別の接続通路に絞り装置が配置されていると、切換制御過程を改善し、ひいては脈動を低減することができることが判った。
【００２３】
ポンプとして作動する容積形流体ユニットにおいて、低圧で負荷された入口側から、高圧を案内する出口側への切換制御を複数の接続通路を介して行うことにより、シリンダ室とアキュムレータ装置との間の圧力補償のために提供される時間を増大させることが可能となるので、運転パラメータの広い帯域において有効な脈動減衰が可能となる。この場合、アキュムレータ装置の再充填は絞りを有する複数の接続通路によって行うことができる。これにより、やはりアキュムレータ装置を充填するための時間が増大する。したがって、入口側と出口側との間でのシリンダ室の高い相対速度において、アキュムレータ装置とシリンダ室との圧力補償調整と、アキュムレータ装置の十分な充填とが可能となる。接続通路内に設けられる絞り装置の適当な設定に基づき、アキュムレータ装置の充填特性を変化させることができ、これによりたとえばアキュムレータ装置の極めてゆっくりとした充填が可能となる。さらに、同じくモータとしても作動し、しかもその場合、入口側が高圧で負荷され、出口側が低圧で負荷されるようなポンプにおける切換制御特性を改善することができる。ポンプ運転において出口側に接続されたアキュムレータ装置は、この運転モードではシリンダ室から圧縮オイルを引き取る。引き続き出口側の方向に向かう運動により、モータ運転時ではシリンダ室内の圧力がさらに低下するので、やはり高圧側から低圧側への切換制御過程の改善が得られる。したがって、ポンプ運転のアキュムレータ装置はモータ運転における切換制御特性をも改善することができる。
【００２４】
さらに、シリンダ室と、容積形流体ユニットに設けられた腎臓形もしくは繭形の制御ポートとを接続する別の接続通路が設けられていると、油圧式の容積形流体ユニットの騒音特性を改善することができることが判った。容積形流体ユニット、たとえば出口側の制御ポートに接続されたアキュムレータ装置を有するポンプの場合、同じく出口側の制御ポートに接続された、バルブプレートに設けられた別の接続通路によって、切換制御時に発生する脈動を低減することができる。容積形流体ユニットのバルブプレートに付加的な接続通路の開口部を適当に配置することにより、動力学的な脈動を運動学的な脈動と重畳させて、運動学的な要素と動力学的な要素とから形成された脈動の平滑化を行うことが可能となる。
【００２５】
本発明の有利な構成では、アキュムレータ装置がハイドロニューマチック式のアキュムレータとして形成されている。このハイドロニューマチック式のアキュムレータは、オイル容積とガス容積とを分離するダイヤフラムを備えたガスアキュムレータとして形成されると特に有利である。
【００２６】
ハイドロニューマチック式のアキュムレータの使用により、アキュムレータ装置の容量は純然たるオイル充填型のアキュムレータ装置に比べて高められる。したがって、所定の構成スペース内に、より大きな容量を有するアキュムレータ装置を配置するか、または純然たるオイル充填型のアキュムレータ装置に比べて構成スペースを減少させることが可能となり、この場合、アキュムレータ装置の同じ容量、ひいては同じ脈動低減効果が提供される。
【００２７】
さらに、アキュムレータ装置が、フレキシブルな周壁を備えた、オイル充填された室を有していることにより、アキュムレータ装置の容量を高めることが可能となる。この場合、アキュムレータ装置のフレキシブルな周壁がガスによるプレロードもしくは予負荷をかけられていると、アキュムレータ装置の容量は一層高められる。
【００２８】
本発明のさらに別の有利な構成では、アキュムレータ装置が、オイル充填された室を有しており、この室にフレキシブルなエレメント、特にプラスチックエレメントが嵌め込まれている。このような配置形式に基づき、やはりアキュムレータ装置の容量を高めることが可能となり、これにより改善された脈動低減が得られる。
【００２９】
本発明の第２の構成では、既に述べたように、前圧縮装置と、高圧側に向かって開き、かつシリンダ室と高圧側との接続を形成する弁とを備えた容積形流体ユニットにおいて、接続通路に、前記弁に対して並列に絞り装置が配置されている。
【００３０】
本発明の第２の構成では、第１に弁を介して、第２の絞り装置を介して、シリンダ室と高圧側との接続が行われる。したがって、逆止弁と絞り装置とを介して圧力媒体をシリンダ室から高圧側へ流入させることが可能となる。これによって、容積形流体ユニットのポンプ運転時では、シリンダ室内の圧力が出口側における圧力よりも小さい場合に、シリンダ室内の圧力を出口側における圧力に合わせて調整することが可能となる。したがって、シリンダ室内の圧力は多くの運転状態において、出口側における圧力に合わせて調整され得る。低圧側から高圧側への切換制御は改善され、これにより容積形流体ユニットには脈動があまり生じなくなり、ひいてはこの容積形流体ユニットは、騒音や振動をほとんど発生させずに作動するようになる。さらに、前圧縮ゾーンの長さを減少させることが可能となる。なぜならば、シリンダ室内の圧力が容積形流体ユニットの最大運転圧にまで圧縮されなくて済むからである。
【００３１】
前圧縮装置が前圧縮ゾーンとして形成されていて、しかも高圧側に接続された接続通路を有しているような容積形流体ユニットでは、この接続通路が互いに並列に配置された２つの通路区分を有しており、この場合、第１の通路区分には弁が、第２の通路区分には絞り装置がそれぞれ配置されている。これにより、弁と絞り装置とを１つの絞り付き逆止弁にまとめることができるので、たとえば容積形流体ユニットのバルブプレートへの簡単な組込みが得られる。
【００３２】
このような構成ではさらに、前記接続通路から、絞り装置を備えた少なくとも１つの別の接続通路が分岐していると特に有利である。
【００３３】
複数の接続通路を介して入口側から出口側への切換制御を行うことに基づき、シリンダ室内の圧力が、最大運転圧よりも下の圧力にまで高められるように前圧縮ゾーンを形成することができる。これにより本発明によれば、このような前圧縮装置を用いて、公知の手段に比べて改善された効率が得られる。出口側における圧力がシリンダ室内の圧力を超過するような運転状態では、絞りを有する接続通路を介して出口側との圧力補償が行われる。シリンダ室と出口側との圧力補償のために提供されている時間を、複数の接続通路の使用によって増大させることができるので、切換制御時の脈動は低減される。
【００３４】
絞り装置がオリフィスとして形成されていると有利である。しかし、同じく絞り孔を使用することもできる。
【００３５】
接続通路に前制御切欠き（Ｖｏｒｓｔｅｕｅｒｋｅｒｂｅ）が配置されていると、特別な利点が得られる。シリンダ室と、接続通路内に形成される圧力との間の圧力差は徐々に減じられ、これによりアキュムレータによる切換制御の場合にも、弁による切換制御の場合にも、切換制御特性の一層の改善が得られる。
【００３６】
本発明は、回転するシリンダブロックを備えたアキシアルピストン構造の容積形流体ユニット、たとえば斜軸構造または斜板構造のアキシアルピストン機械においても、回転するバルブプレートを備えた容積形流体ユニット、つまり「回転斜板式アキシアルピストン機械」においても、使用することができる。さらに本発明は、内部負荷式（ｉｎｎｅｒ．Ｂｅａｕｆｓｃｈｌａｇｕｎｇ）のラジアルピストン機械においても、外部負荷式（ａｅｕｓｓｅｒ．Ｂｅａｕｆｓｃｈｌａｇｕｎｇ）のラジアルピストン機械においても使用することが可能である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００３８】
図１には、アキシアルピストン機械の、圧力媒体を制御するためのバルブプレート２の断面図が示されている。このバルブプレート２は腎臓形もしくは繭形の２つの制御ポート５，６を備えており、両制御ポート５，６はそれぞれハイドロリック回路、つまり油圧回路の低圧側および高圧側に接続可能であり、これにより、この容積形流体ユニットはポンプとしてもモータとしても運転可能となる。アキシアルピストン機械に設けられた複数のシリンダ室は、バルブプレート２に面した側に各１つの腎臓形もしくは繭形の制御スリット８を有しており、この制御スリット８は定置の固定バルブプレート２に対する回転シリンダブロックの相対的な回転運動または定置の固定シリンダブロックに対する回転バルブプレート２の相対的な回転運動によって２つの制御ポート５，６に交互に接続される。回転シリンダブロックが矢印５０で示した方向に運動する場合、シリンダ室は、たとえば油圧回路の低圧側を形成する一方の制御ポート５から、高圧側を形成する他方の制御ポート６に向かって運動する。制御ポート５が圧力媒体入口であって、制御ポート６が圧力媒体出口である場合には、この容積形流体ユニットはポンプとして作動する。圧力媒体入口および圧力媒体出口が同じ場合に制御ポート５が油圧回路の高圧側に接続されていて、制御ポート６が油圧回路の低圧側に接続されていると、この容積形流体ユニットはモータとして運転される。回転方向の逆転は、シリンダ室を矢印５１０で示した方向へ運動させることによって行うことができる。この場合、両制御ポート５，６が相応して高圧または低圧で負荷される場合、やはりモータもしくはポンプとしての運転が可能となる。一方の回転方向でしか運転されないタイプのアキシアルピストン機械では、回転軸線に対して直角に位置する中心軸線を介して斜板を旋回させることによって同じく回転方向の逆転を行うことができる。
【００３９】
両制御ポート５，６の間に形成された分離ウェブの範囲では、制御ポート６の範囲Ａに接続通路１０が配置されており、この接続通路１０には付加的に前制御切欠き１１が配置されていてよい。この接続通路１０は、アキュムレータによる切換制御を行う容積形流体ユニットでは、アキュムレータ装置に接続されている。矢印５０の方向に運転されかつ圧力媒体を一方の制御ポート５から吸い込んで、他方の制御ポート６へ吐出するポンプの場合には、制御スリット８が、バルブプレート２に設けられた接続通路１０を開放するやいなや、シリンダ室内の圧力媒体がほぼ制御ポート６における圧力にまで圧縮される。これにより、低圧側から高圧側への切換制御特性が改善される。このような、一象限運転（Ｅｉｎｑｕａｄｒａｎｔｅｎｂｅｔｒｉｅｂ）で作動する容積形流体ユニットのためには、低圧側の制御ポートと高圧側の制御ポートとの間で高圧側の制御ポートの手前の範囲にアキュムレータ装置を配置することで十分となる。容積形流体ユニットの純然たるモータ運転のためにも、アキュムレータ装置の同一の配置がとられる。
【００４０】
ポンプが同じ回転方向で同じくモータとして使用される場合には、制御ポート６が低圧で負荷されていて、制御ポート５が高圧で負荷されているので、相応して制御ポート５の範囲Ｃにアキュムレータ装置を備えた接続通路を設けることができる。その場合、それと同時に、範囲Ａに配置されたアキュムレータ装置により、高圧側から低圧側への切換制御特性が改善される。容積形流体ユニットがさらに、中間位置を介して調節可能な斜板を有していると、これによって入口側と出口側とが置き換えられ、ひいては回転方向の逆転が得られる。したがって、範囲Ａ，Ｃに配置されたアキュムレータ装置を用いて、このような、四象限運転（Ｖｉｅｒｑｕａｄｒａｎｔｅｎｂｅｔｒｉｅｂ）で作動する容積形流体ユニットに関しても、低圧側から高圧側への切換制御特性と、高圧側から低圧側への切換制御特性とが同じく改善される。容積形流体ユニットにおいてシリンダ室が圧送方向の逆転のために方向５０へ運動させられる場合には、相応して範囲Ｂ，Ｄに別のアキュムレータ装置を配置し、これにより容積形流体ユニットの四象限運転のための脈動低減を可能にすることができる。
【００４１】
四象限運転で作動する容積形流体ユニットの２つもしくは４つのアキュムレータ装置はそれぞれ、一象限運転で作動する容積形流体ユニットの個々のアキュムレータ装置に相当する。以下に、制御ポート６の範囲Ａにおけるアキュムレータ装置の配置に関して説明する。しかし、このアキュムレータ装置は容積形流体ユニットの運転に応じて、範囲Ｂ，ＣまたはＤあるいは複数の範囲に配置することもできる。
【００４２】
前圧縮による切換制御を行う容積形流体ユニットでは、両制御ポート５，６の間の範囲が、前圧縮ゾーンとして形成されている。一方の制御ポート５はたとえば低圧で負荷されており、他方の制御ポート６は高圧で負荷されている。範囲Ａに配置された接続通路１０は、制御ポート６の方向に開く逆止弁を有しており、この逆止弁は並列に配置された絞り装置を備えている。容積形流体ユニットがポンプとして矢印５０の方向で運転される場合、シリンダ室内の圧力は制御ポート６の圧力に合わせて補償調整され、この場合、シリンダ室内の圧力が出口側における圧力よりも高く形成されていると、逆止弁が開く。前圧縮に基づきシリンダ室内に形成される圧力が制御ポート６における圧力よりも低く形成されているような運転状態では、絞り装置を介して圧力補償を行うことができる。この容積形流体ユニットが、同じ回転方向を有するモータとしても運転される場合、付加的に制御ポート５の範囲Ｃに絞り付き逆止弁を設け、これにより低圧側から高圧側への切換制御を改善することができる。逆方向で調節可能な斜板を備えたアキシアルピストン機械では、これら２つの装置を用いて四象限運転における脈動低減を可能にすることができる。回転シリンダブロックの、矢印５１０で示した方向への回転方向逆転により行われる四象限運転では、範囲Ｂおよび範囲Ｄに、それぞれ絞り付き逆止弁を有する別の接続通路を配置することができる。前圧縮装置を備えた容積形流体ユニットの場合でも、四象限運転の各絞り付き逆止弁は一象限運転の絞り付き逆止弁に相当する。
【００４３】
図２には、油圧式の容積形流体ユニット、たとえばバルブプレート２とシリンダブロック３とを備えたアキシアルピストン機械を展開させて断面した展開断面図が示されている。シリンダブロック３は複数のシリンダ孔４ａを有しており、これらのシリンダ孔内には、ピストン（図示しない）が長手方向摺動可能に支承されていて、それぞれシリンダ室４を形成している。バルブプレート２には腎臓形もしくは繭形の制御ポート５，６の形の入口側と出口側とが設けられている。この場合、入口側はたとえば油圧回路の低圧側に接続されており、出口側は高圧側に接続されている。したがって、このアキシアルピストン機械はポンプとして作動する。低圧側が無圧の容器に接続されていると、このポンプは開回路で作動する。
【００４４】
たとえば回転シリンダブロック３が定置の固定バルブプレート２に対して相対的に回転するか、または回転バルブプレート２が定置の固定シリンダブロック３に対して相対的に回転することにより、シリンダブロック３がバルブプレート２に対して相対的に運動すると、シリンダ室４はバルブプレート２の低圧側の制御ポート５と、高圧側の制御ポート６とに交互に接続される。両制御ポート５，６の間には分離ウェブ７が配置されており、この分離ウェブ７は両制御ポート５，６を互いに分離するために設けられている。この分離ウェブ７はピストンの長手方向運動の死点の範囲に配置されている。シリンダ室４は制御ポート５，６に面した側に制御スリット８を有しており、これらの制御スリット８は腎臓形もしくは繭形に形成されていてよい。
【００４５】
両制御ポート５，６の間には、アキュムレータ装置９が設けられている。このアキュムレータ装置９は、シリンダ室４内に存在する流体圧力を、出口側に形成される圧力に合わせて補償調整することによって脈動を減衰するために働く。
【００４６】
このためには接続通路１０が設けられている。この接続通路１０はアキュムレータ装置９から出発して、バルブプレート２に設けられた分離ウェブ７に開口している。この接続通路１０には、絞り１５の形の狭隘部が配置されている。この絞り１１により、接続通路１０を通って流れる容積流に影響を与えることができる。この場合、アキュムレータ装置の充填は、シリンダ室４が制御スリット８を介して高圧側の制御ポート６と接続通路１０とに接続されている時間に行われる。
【００４７】
シリンダブロック３が矢印１４で示した方向で、たとえば容積形流体ユニット１の低圧側から高圧側へ運動する場合、この運動の第１の段階において、シリンダ室４の制御スリット８が低圧側の制御ポート５に接続されるやいなや、シリンダ室４に流体が流入する。運動の次の段階で、シリンダの制御スリット８は低圧側の制御ポート５に対する接続を閉じる。制御スリット８が接続通路１０に通じた開口部を開放するやいなや、圧力媒体がアキュムレータ装置９からシリンダ室４に流入し、これによりシリンダ室４内の圧力は、ほぼ出口側における圧力に合わせて補償調整される。引き続きシリンダブロック３の運動が行われると、シリンダ室４の制御スリット８は高圧側の制御ポート６に接続されるので、シリンダ室４内に封入された圧力媒体は容積形流体ユニット１の高圧側へ圧送される。高圧側の制御ポート６において前制御切欠き１７を使用することにより、シリンダ室４と高圧側の制御ポート６との間の残りの圧力差はゆっくりと減じられる。これにより、このようにポンプとして形成された容積形流体ユニットの、低圧側から高圧側への切換制御が改善される。モータ運転時、つまり制御ポート５が高圧下にあり、制御ポート６が低圧下にある場合には、アキュムレータ装置９がシリンダ室４から圧力媒体を受け取るので、シリンダ室４内の圧力は出口側における圧力に合わせて補償調整される。アキュムレータ装置９の排出は、シリンダの制御スリット８が制御ポート６を開放すると同時に接続通路１０を開放している時間に行われる。したがって、高圧側から低圧側への切換制御特性も同じく改善される。
【００４８】
アキュムレータ装置９はハイドロニューマチック式のアキュムレータ、たとえばダイヤフラム型アキュムレータとして形成されている。ダイヤフラム２０はアキュムレータを２つの室に分割しており、この場合、第１の室２１は圧力媒体で充填されており、第２の室はガス、たとえば窒素で充填されている。純然たるオイル充填型アキュムレータに比べて同じ減衰作用において、著しく小さな構成スペースしか必要としないアキュムレータを使用することができる。これにより、本発明によるアキュムレータ装置の構成スペースを減少させることができるか、あるいは構成スペースは同じ大きさのままで、容積形流体ユニットにおける改善された脈動低減作用を得ることができる。
【００４９】
図３に示した実施例では、ハイドロニューマチック式のアキュムレータの充填または排出を通路１２と絞り１３とによっても行うことができる。この通路１２は出口側に常時接続されている。絞り１３により、アキュムレータ装置９を充填するための容積流に影響を与えることができる。
【００５０】
図４および図５には、脈動を低減するための別の実施例が示されている。バルブプレート２には、複数の接続通路１０，３０が配置されており、これらの接続通路１０，３０はアキュムレータ装置９をシリンダ室４に接続する。各接続通路１０；３０は絞り１５；３５を有している。アキュムレータ装置９は制御ポート６に、図４に示したように間欠的に接続されてもよいし、または図５に示したように常時接続されていてもよい。シリンダ室との圧力補償のためや、アキュムレータ装置９の充填もしくは排出のために提供される時間は、複数の接続通路１０，３０を使用することに基づき増大される。さらに、絞り１５，３５の絞り横断面を互いに異なる大きさに設定することにより、シリンダ室内の圧力の段階的な補償調整を行うことができる。これにより、アキュムレータ装置９の脈動低減作用が失われることなく、シリンダ室内の圧力を、たとえばほぼ高圧側の制御ポート６の圧力にまで増大させることができる。
【００５１】
図６および図７には、増大された容量を有するアキュムレータ装置９と、このアキュムレータ装置９とシリンダ室４との接続を可能にする別の接続通路３０とを組み合わせた実施例が示されている。複数の接続通路１０，３０によって、増大された容量を有するアキュムレータ装置の場合にも、切換制御特性は著しく改善される。アキュムレータ装置９は出口側に間欠的に接続される（図６）か、または常時接続される（図７）。
【００５２】
図８には、油圧式の容積形流体ユニットにおける騒音を低減するための別の実施例が示されている。接続通路１０を介してシリンダ室４に接続されるアキュムレータ装置９に対して付加的に、別の接続通路３０が設けられており、この接続通路３０はシリンダ室４を制御ポート６に接続する。バルブプレート２に両接続通路１０，３０を適当に配置することにより、動力学的な脈動要素を運動学的な脈動要素と重畳させることが可能となるので、動力学的な要素と運動学的な要素とから形成された脈動は平滑化される。この場合、バルブプレート２における位置に関して接続通路３０と接続通路１０とを置き換えることができる。その場合、シリンダ室４は矢印１４で示した方向での運動時にまず接続通路１０とアキュムレータ装置９とに通じた開口を開放する。さらに、アキュムレータ装置９をシリンダ室４に接続するための別の接続通路を設けることもできる。さらに、増大された容量を有するアキュムレータ装置を形成することも可能である。
【００５３】
図９の（ａ）および（ｂ）には、アキュムレータ装置９の別の実施例が示されている。図９の（ａ）に示した実施例では、アキュムレータ装置９がオイル充填された室４０と、この室４０内に嵌め込まれたフレキシブルなエレメント４３とから形成されている。このフレキシブルなエレメント４３はたとえばプラスチックから成っている。これにより、アキュムレータ装置９の容量は高められ、これにより一方では所要構成スペースを減少させることが可能となり、他方では純然たるオイル充填型のアキュムレータ装置に比べて切換制御過程を改善することが可能となる。
【００５４】
図９の（ｂ）に示した実施例では、アキュムレータ装置９がオイル充填された室４０を有しており、この室４０はフレキシブルな周壁４１によって仕切られている。これにより、アキュムレータ装置９の容量が高められる。フレキシブルな周壁がガス４２によるプレロードもしくは予負荷をかけられていると、アキュムレータ装置９の容量をさらに高めることが可能となる。したがって、容積形流体ユニットにおいて脈動は有効に低減され、これにより容積形流体ユニットでは、同じく僅かな振動や僅かな騒音しか発生しなくなる。
【００５５】
図１０および図１１には、さらに別の実施例による容積形流体ユニットのバルブプレート２が示されている。この場合、両制御ポート５，６の間の分離ウェブ７が前圧縮ゾーンとして形成されている。一方の制御ポート５は、たとえば低圧で負荷される圧力媒体入口を成している。切換制御過程を改善するために、この前圧縮ゾーンには接続通路１０が配置されている。この接続通路１０は通路区分５０ａと通路区分５０ｂとに分岐されていて、前圧縮ゾーンと高圧側との接続を形成する。接続通路１０の通路区分５０ｂには、出口側の方向に開く逆止弁５２が配置されている。この逆止弁５２に対して並列に通路区分５０ａには絞り作用を有する構成エレメント５１が設けられている。逆止弁５２と絞り作用を有する構成エレメント５１との並列接続に基づき、全体として１つの絞り付き逆止弁５７が形成される。この絞り付き逆止弁５７は容積形流体ユニットのバルブプレートに簡単に組み込むことができる。
【００５６】
図１１に示した容積形流体ユニットの実施例では、絞り付き逆止弁５７に対して付加的に、絞り作用を有する構成エレメント５６を備えた別の接続通路５５が設けられている。
【００５７】
シリンダ室４が矢印１４で示した方向に運動すると、シリンダ室４が制御ポート５に接続されている限り、圧力媒体は制御ポート５からシリンダ室４に流入する。シリンダの制御スリット８が制御ポート５を閉鎖するやいなや、シリンダ室４は分離ウェブ７に沿って、つまり前圧縮ゾーンに沿って運動し、この場合、シリンダ室４内に封入された流体はピストンの行程によって圧縮される。シリンダの制御スリット８が、バルブプレート２に設けられた、接続通路１０に通じた開口部を開放するやいなや、シリンダ室４内の圧力と、出口側の制御ポート６における圧力との間で圧力補償が行われる。シリンダ室４内での前圧縮により形成される圧力が、制御ポート６に形成される圧力よりも高いと、逆止弁５２が開き、これによってシリンダ室４は接続通路１０と通路区分５０ｂと逆止弁５２とを介して制御ポート６に接続される。
【００５８】
シリンダ室４内の圧力が、制御ポート６に形成される圧力よりも高くない場合には、シリンダ室４が接続通路１０と通路区分５０ａと絞り作用を有する構成エレメント５１とを介して制御ポート６に接続される。したがって、やはりシリンダ室４内の圧力と、制御ポート６における圧力との圧力補償調整が行われる。
【００５９】
シリンダ室４が引き続き矢印１４の方向で運動すると、シリンダ室４は高圧側の制御ポート６に直接に開口する。シリンダ４室と出口側の制御ポート６との間での圧力補償調整に基づき、極めて僅かな脈動しか生じない。場合によって生じる残留圧力差をゆっくりと減少させるために、制御ポート６には前制御切欠き１９が配置されている。
【００６０】
出口側における種々の高さの圧力に抗して作動する、前圧縮ゾーンを備えた容積形流体ユニットでは、切換制御過程が一層最適化され、ひいては運転状態の広い帯域において脈動が有効に最小化される。したがって、この容積形流体ユニットでは僅かな振動と騒音しか発生しない。
【００６１】
複数の接続通路の使用により、切換制御特性は一層改善される。付加的にモータ運転で運転される容積形流体ユニットでは、接続通路の対応する配置により、高圧側の制御ポート５から低圧側の制御ポート６への運動時における、前圧縮に基づくシリンダ室４内での高い値への圧力増大を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アキシアルピストン機械のバルブプレートの平面図である。
【図２】増大された容量を有するアキュムレータ装置を備えたバルブプレートの展開断面図である。
【図３】増大された容量を有するアキュムレータ装置を備えたバルブプレートの別の実施例を示す展開断面図である。
【図４】複数の接続通路を備えたアキュムレータ装置を備えたバルブプレートのさらに別の実施例を示す展開断面図である。
【図５】複数の接続通路を備えたアキュムレータ装置を備えたバルブプレートのさらに別の実施例を示す展開断面図である。
【図６】増大された容量と、複数の接続通路とを備えたアキュムレータ装置を備えたバルブプレートのさらに別の実施例を示す展開断面図である。
【図７】増大された容量と、複数の接続通路とを備えたアキュムレータ装置を備えたバルブプレートのさらに別の実施例を示す展開断面図である。
【図８】アキュムレータ装置と、シリンダ室と制御ポートとの接続を可能にする接続通路とを備えたさらに別の実施例を示すバルブプレートの展開断面図である。
【図９】アキュムレータ装置の別の実施例（ａ）および（ｂ）を示す概略図である。
【図１０】前圧縮装置を備えた油圧式の容積形流体ユニットに使用されるバルブプレートのさらに別の実施例を示す展開断面図である。
【図１１】前圧縮装置を備えた油圧式の容積形流体ユニットに使用されるバルブプレートのさらに別の実施例を示す展開断面図である。
【符号の説明】
１ 容積形流体ユニット、 ２ バルブプレート、 ３ シリンダブロック、４ シリンダ室、 ４ａ シリンダ孔、 ５，６ 制御ポート、 ７ 分離ウェブ、 ８ 制御スリット、 ９ アキュムレータ装置、 １０ 接続通路、 １１ 前制御切欠き、 １２ 通路、 １３ 絞り、 １４ 回転方向を示す矢印、 １５ 絞り、 １７ 前制御切欠き、 １９ 前制御切欠き、 ２０ ダイヤフラム、 ２１ 第１の室、 ２２ 第２の室、 ３０ 接続通路、 ３５絞り、 ４０ 室、 ４１ フレキシブルな周壁、 ４２ ガス、 ４３ フレキシブルなエレメント、 ５０，５１０ 回転方向を示す矢印、 ５０ａ，５０ｂ 通路区分、 ５１ 絞り作用を有する構成エレメント、 ５２ 逆止弁、５５ 接続通路、 ５７ 絞り付き逆止弁、 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 範囲

Claims (3)

1. それぞれ逆転可能な回転方向を有するポンプとしてもモータとしても使用可能な、アキシアルピストン機械またはラジアルピストン機械として形成された油圧式の容積形流体ユニット（１）における脈動を低減するための装置であって、少なくとも１つのピストンが、回転シリンダブロックに設けられたシリンダ孔（４ａ）内で長手方向摺動可能に支承されていて、かつシリンダ室（４）を形成しており、当該装置が、バルブプレート（２）に設けられた腎臓形もしくは繭形の１つの制御ポート（５；６）から腎臓形もしくは繭形の別の制御ポート（６；５）へのシリンダ室（４）の運動時に接続通路（１０）を介してシリンダ室（４）に接続可能なアキュムレータ装置（９）、特にハイドロニューマチック式のアキュムレータを有している形式のものにおいて、絞り装置（３５）を備えた少なくとも１つの別の接続通路（３０）が設けられており、該接続通路（３０）がシリンダ室（４）をアキュムレータ装置（９）に接続するか、または容積形流体ユニット（１）のいずれか一方の腎臓形もしくは繭形の制御ポート（５；６）に接続するようになっており、前記別の接続通路（３０）が、シリンダ室（４）との接続のために、バルブプレート（２）の両制御ポート（５；６）の間の分離ウェブに設けられた、最初に挙げた接続通路（１０）の開口とは別個の開口を有していることを特徴とする、油圧式の容積形流体ユニットにおける脈動を低減するための装置。
2. 前記絞り装置（３５）が、オリフィスとして形成されている、請求項１記載の装置。
3. 前記接続通路（１０；３０）に前制御切欠き（１１）が配置されている、請求項１または２記載の装置。

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